石河子开发区天业化工有限责任公司18万吨离子膜烧碱, 20万吨PVC, 配套8台GSL-120型二合一石墨合成炉。
结构:GSL-120型二合一石墨合成炉
正常生产下7开一备, 目前石墨合成炉为水冷夹套式系筒状结构。上层为冷却段、下层为合成段, 冷却段为6块600*1200冷却块和一个上封头组成。合成段为3节外有冷却水流道的石墨筒节。以上石墨块水孔均为15mm。
工艺:由氢气处理工序来的氢气经氢气稳压阀、氢气缓冲罐稳定压力再经阀门制后, 与由氯气处理工序来的经氯气稳压阀、氯气缓冲罐稳定压力再经阀门控制的氯气以一定的摩尔比, 进入氯化氢合成炉, 在灯头上燃烧, 生成的HCL气体从石墨合成炉顶部经冷却器冷却后送下游工序使用, 开、停炉及停用HCL时氯化氢去吸收系统生产高纯盐酸, 成品酸从吸收塔底部出来进入盐酸储槽。
吸收剂为纯水时, 可产出31%的高纯盐酸。
同时合成炉夹套产出的热水夏季去溴化锂换热满足溴化锂机组供热需求, 冬季去采暖机组换热供全厂采暖。
反应机理:
氯气和氢气混合经加热或光照使氯分子获得能量而分解成氯原子, 而后氯原子和氢分子反应生成氯化氢和氢原子, 氢原子和氯分子作用生成氯化氢和氯原子。如此下去达到合成氯化氢的目的, 同时产生大量的热。其反应机理为:
1 故障现象
近年8台GSL-120合成炉相继发生运行中内漏和开车时内漏, 拆开后发现损坏合成炉合成段出现内壁出现局部缺少冷却水干烧。部分内壁被烧毁、联系厂家对燃烧段石墨段进行更换维修。一年后又出现同样的现象。合成炉不能正常工作, 严重的影响公司安全生产和设备完好率。
2 故障分析
(1) 开停车较为频繁、由于系统跳电等原因多次紧急停车。GSL-120合成炉石墨块、石墨筒节都是靠碳钢筒体来压紧固定。两者膨胀系数不同。紧急停车对石墨筒节造成损害非常大。 (2) 由于2015年石河子天气持续高温20天以上, 冷却水温度比2014年高2-3度。 (3) 为了控制水温, 保证HCL温度工艺指标除了补纯水外, 还对系统进行了一次水补水, 由于一次冷却水为地下水, 本地地下水硬度高。在循环补水的过程中水的硬度不断增大, 在换热过程中, 由于温度变化产生大量水垢, 导致石墨炉石墨表面结垢严重, 最厚处有5mm, 结垢处缺水干烧导致燃烧段出现裂纹、拆卸后发现泄露处主要出现在。内部灯头外焰处。石墨筒节1-2段交界处。
经过分析摆石墨合成段泄露的原因有2个。 (1) 合成段是由三块石墨筒组成, 每一个由宽15mm厚5mm的膨胀四氟垫密封两层, 防止夹套冷却水漏入炉子内, 随着使用周期变长, 密封垫老化、失去弹性、密封垫失效造成泄露。 (2) 冷却水水质中钙镁等杂质多、换热时吸附在石墨冷却水孔、堵塞冷却水孔、石墨局部受热不均、导致裂纹。堵塞严重、导致石墨被烧裂。
3 石墨厂家维修方案
3.1 针对石墨块、粘接树脂老化、停炉后人进入炉膛、对内表面的裂纹、缺陷等用专用树脂配石墨粉进行修补、固化后进行通夹套水试漏。如此2-3次修补, 直到无泄漏。
3.2 整体采购冷却段进行更换, 对冷却段三节石墨筒节全部更换, 对筒体进行人工清理, 对进气、出气短节重新改造。
3.3 厂家提供石墨环进行更换。
4 采取措施
4.1 先采用厂家提出的第一方案, 这个方案, 费用少停车时间短、经过维修。维修一台路子后发现开车后使用周期短, 基本只要开停车和系统升降流量, 就会重新出现泄漏, 且泄露更严重。改方案适用于新换石墨炉、且流道没有结垢的炉子处理。
根据公司生产的特殊情况, 设备现状和公司内部加工机械能力、对厂家维修方案二和方案三进行了整合改进。根据现场实际情况冷却段三部分均为局部损坏。提出了对损坏部分进行切割、清洗完成后更换。
4.2 解决办法将1-2结垢严重燃烧段筒节部分进行切割, 切割完成后将石墨段拉至机械厂进行法兰面车削, 将以前报废合成段车出和现在车掉长度等距石墨环, 保证整体石墨高度不变, 三节石墨环变成了4节。并对切割密封面使用凹凸面配合、凹凸面高度配合相差部超过0.1mm, 确保密封处部泄露。经过实际更换情况, 切割石墨筒节维修, 维修一台二合一石墨炉合成段所用的新增石墨段相当于原先厂家技术人员方案材料一半。
4.3 对筒节到机加工企业切割后, 外部冷却水流道仍处于大量水垢堵塞。两个方案解决改问题: (1) 利用吊车将旧石墨筒节放置中和池内, 利用车间废酸进行化学清洗, 清理后在废酸中浸泡一晚上, 冷却水流道水垢全部反应, 再用一次水清洗, 除去表面残留酸。 (2) 利用吊车将旧石墨筒节放置中和池内, 利用车间31%盐酸进行清洗, 清洗完后在废酸中浸泡一晚上。经过实际方案一虽然理论行得通, 实际清洗效果差,
4.4 对损坏的卡箍重新制作加固。
化工公司利用上述方案, 采购了3套合成段和部分以前更换的合成段, 更换了7台GSL-120型二合一石墨合成炉合成段。
4.5 对工艺水系统进行了改造增加了1台160m2板换, 在夏季局部高温天气, 利用板换对系统纯水降温, 避免加入一次水造成结垢。
维修后合成炉运行稳定无任何故障, 经过现场测算各项指标都接近新石墨炉标准。达到了预期目标。
化工公司利用上述方案, 采购了3套合成段和更换下的合成段, 更换了7台GSL-120型二合一石墨合成炉合成段。此次改进维修费用明显降低按照单套合成段20万价格核算, 7台维修完成比厂家方案节约60多万。根据此方案一套备件至少可以维修二台合成炉。减少了备件数量。减轻了库存压力。
摘要：近年8台GSL-120合成炉相继发生运行中内漏和开车时内漏, 部分内壁被烧毁解决办法将1-2结垢严重燃烧段筒节部分进行切割, 切割完成后将石墨段拉至机械厂进行法兰面车削
关键词：二合一石墨合成炉,干烧,切割,改造